CONTRIBUIÇÕES AO ESTUDO DA RESISTÊNCIA À … · paredes de alvenaria estrutural de blocos...

ISSN 1809-5860

Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 9, n. 37, p. 127-152, 2007

CONTRIBUIÇÕES AO ESTUDO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DE PAREDES DE ALVENARIA DE

BLOCOS CERÂMICOS

Patricia Domingues Garcia1 & Marcio Antonio Ramalho2

R e s u m o

O presente trabalho é um estudo teórico e principalmente experimental sobre paredes de alvenaria de blocos cerâmicos. Inicialmente, está apresentada uma compilação de vários resultados de ensaios à compressão de paredes de alvenaria estrutural de blocos cerâmicos realizados em diversos centros de pesquisa no Brasil. Depois, são apresentados procedimentos e resultados de diversos ensaios com unidades, prismas e paredes de alvenaria estrutural de blocos cerâmicos, com e sem graute. Todos esses ensaios foram realizados especialmente durante este trabalho de pesquisa com o intuito de confirmar e ampliar os conhecimentos adquiridos com a compilação de resultados anteriormente mencionada. Por fim, foram modeladas, numericamente, paredes com e sem graute visando, principalmente, obter-se informações sobre as melhores opções para a discretização de estruturas desse tipo.

Palavras-chave: alvenaria; blocos estruturais; blocos cerâmicos.

1 INTRODUÇÃO

Por ser a resistência à compressão a mais relevante característica da alvenaria estrutural, muitas pesquisas tem sido desenvolvidas com o intuito de analisar o comportamento de paredes sob a ação de cargas monotônicas centradas. Verifica-se, na atualidade, o avanço de alguns países em termos de caracterização dos materiais construtivos nele existentes e do seu comportamento estrutural, embora a maior parte ainda se baseie em Normas estrangeiras para o dimensionamento de suas edificações. No Brasil, a utilização da alvenaria vem crescendo bastante desde a sua implantação na década de 60 e as pesquisas a respeito desse processo construtivo estão em andamento, com o intuito de se obter um conjunto de Normas voltadas para as necessidades desse país.

Quando se trata de obras convencionais de concreto armado, a verificação da resistência do concreto usado é feita através de ensaios à compressão de corpos de prova de tamanhos indicados pelas normas de cada país. No caso da alvenaria, entretanto, essa verificação pode ser feita de duas maneiras: ensaiando-se blocos e corpos de prova de argamassa e ensaiando-se prismas à compressão axial. Portanto,

1 Mestre em Engenharia de Estruturas – EESC - USP 2 Professor do Departamento de Engenharia de Estruturas da EESC – USP, [email protected]

Patricia Domingues Garcia & Marcio Antonio Ramalho


128

o estabelecimento de correlações entre resistências de blocos, prismas e paredes é de fundamental importância para o dimensionamento das estruturas.

A fim de não onerar o custo total de edificações em alvenaria estrutural, projetistas optam muitas vezes pela adoção de blocos de resistências relativamente baixas para o dimensionamento de paredes de um mesmo pavimento e utilizam a técnica de grauteamento de furos para atingir a resistência necessária nas paredes mais solicitadas. Por ser prática corrente nesse país, verificou-se também a necessidade de se estabelecer parâmetros seguros e econômicos para a utilização dessa técnica na obtenção de aumento de resistência de painéis de parede. Esse trabalho está inserido nessa pesquisa como uma contribuição no sentido de obter esses resultados.

2 PESQUISAS PUBLICADAS NO BRASIL

Foram compilados resultados de ensaios realizados em todo o Brasil, a fim de que se pudessem obter valores de eficiência referentes aos materiais fabricados nesse país. As pesquisas estão restritas a ensaios com paredes não grauteadas de blocos cerâmicos submetidas a esforços de compressão axial. É importante salientar que os procedimentos de ensaio não foram os mesmos em todos os trabalhos.

2.1 Escola de Engenharia de São Carlos – USP: 3 trabalhos

2.1.1 MACHADO et al. (1999)

Nessa pesquisa foram usados blocos de dimensões nominais de 14x19x29 (cm), prismas de dois e de três blocos e paredes de 14x120x240 (cm). Foram usados dois acionadores hidráulicos para a aplicação do carregamento e um perfil metálico e uma chapa de madeira para a distribuição uniforme dessa carga. A área bruta do bloco era de 406 cm2 e área líquida de 203 cm2. Foram ensaiados 12 blocos, 24 prismas e 10 paredes aos 28 dias.

a) Resistência

0

10

20

30

Res

istê

ncia

(MPa

)

Resumo das resistências dos corpos de prova ensaiados

Arg. 1:0,25:3 22.98 12.56 6.39 5.55 4.24

Arg. 1:0,5:4,5 12.83 12.56 7.23 5.21 4.16

1 2 3 4 5Argam. BlocoPrisma

2BlocosPrisma

3Blocos Parede

Figura 1 - Resumo dos corpos de prova ensaiados.

Contribuições ao estudo da resistência à compressão de paredes de alvenaria de blocos...


129

b) Eficiência

0

0.2

0.4

0.6

0.8

Efic

iênc

ia

Valores de eficiência

Arg. 1:0,25:3 0.34 0.66 0.76 0.51 0.44

Arg. 1:0,5:4,5 0.33 0.58 0.8 0.58 0.41

1 2 3 4 5fpa/fb fpa/fp2 fpa/fp3 fp2/fb fp3/fb

Figura 2 - Valores de eficiência.

c) Módulo de elasticidade e fissuração

4600

4800

5000

5200

E (M

Pa)

Módulo de elasticidade longitudinal das paredes ensaiadas

E (MPa) 4852 5111

1:0,25:3 1:0.5:4.50.4

0.45

0.5

Relação entre carga de fissuração e de ruptura

ffis/fcpa 0.48 0.45

1:0,25:3 1:0,5:4,5

Figura 3 – Módulo de elasticidade e relação entre a carga de fissuração e ruptura para parede.

na qual: fcpa : Resistência à compressão das paredes

fcb : Resistência à compressão dos blocos

fp2 : Resistência à compressão dos prismas de dois blocos

fp3 : Resistência à compressão dos prismas de três blocos

2.1.2 GARCIA, P.D.; RAMALHO, M.A.

Os blocos usados nesse trabalho foram os mesmos usados no trabalho de MACHADO et al., porém provenientes de lotes diferentes. Foram ensaiadas duas paredes e 12 blocos à compressão axial aos 28 dias. Não foram ensaiados prismas.

a) Resistência



130

0

5

10

15

Res

istê

ncia

(MPa

)


1:0,5:4,5 13.78 12.15 4.02

Argamassa Bloco Parede

Figura 4 - Resumo das resistêncais últimas dos corpos de prova ensaiados

b) Eficiência

Tabela 1 – Valores de eficiência

Argamassa fcpa/fcb 1:0,5:4,5 0,33

c) Módulo de elasticidade e fissuração

Tabela 2 – Módulo de elasticidade e relação entre carga de fissuração e ruptura (parede)

Argamassa E (MPa) ffis/fcpa 1:0,5:4,5 4829 0,49

2.1.3 MACHADO, E.; TAKEYA, T.

Nesse trabalho foram utilizados blocos de dimensões nominais idênticas aos usados nos dois trabalhos anteriores, porém com resistências diferentes. Todos os corpos de prova foram ensaiados aos 7 dias.

a) Resistência

0

5

10

15

20

25

Res

istê

ncia

(MPa

)


Resistência (MPa) 7.22 20.79 5.65 5.4 2.34

Argam. Bloco Prisma 2 Prisma 3 Parede

Figura 5 – Resistência dos corpos de prova ensaiados



131

b) Eficiência

0

0.2

0.4

0.6

0.8


Eficiência 0.18 0.66 0.51 0.27 0.26

fcpa/fcb fcpa/fcp2 fcpa/fcp3 fcp2/fcb fcp3/fcb

Figura 6 – Valores de eficiência

c) Fissuração

Tabela 3 – Relação entre carga de fissuração e ruptura (ensaio de parede)

Argamassa ffis/fcpa 1:0,15:4,83 a/c=1 0,65

na qual: fcpa : Resistência à compressão das paredes

fcb : Resistência à compressão dos blocos

fcp2 : Resistência à compressão dos prismas de dois blocos

fcp3 : Resistência à compressão dos prismas de três blocos

2.2 Escola Politécnica da USP: 3 trabalhos

2.2.1 GOMES, N.S.

Nesses experimentos foram utilizados blocos cerâmicos de dimensões nominais de 19x19x39 (cm) com área bruta de 741 cm2 e área líquida de 255 cm2. Foram construídas e ensaiadas cinco paredes denominadas E-1, E-2, G-1, G-2 E G-3 com argamassa de traço 1:0,62:4 e a/c=0,966 e cinco paredes (A-1, A-2, A-3, F-1, F-2) com argamassa 1:0,62:6 a/c=1,362. As paredes A, E e F tiveram dimensões de 19x180x260 (cm), enquanto que as paredes G tiveram dimensões de 19x120x260 (cm). Os blocos usados para as paredes A foram lisos e nas demais paredes, com ranhuras. Além disso, foram moldados 18 prismas de dois blocos para as paredes tipo A e 42 prismas de dois blocos para as paredes tipo E.

O carregamento foi aplicado por meio de cinco acionadores hidráulicos e distribuído para a seção transversal da parede por meio de um perfil metálico.



132

a) Resistência

Tabela 4 – Resistência dos corpos de prova ensaiados

Parede

Resistência média dos

blocos fcb(MPa)

Resistência média da

argamassa fca (MPa)

Resistência média dos

prismas fcp2 (MPa)

Resistência à compressão das

paredes fcpa(MPa)

A 15,3 3,6 2,4 2,5 E 9,6 10,2 3,2 3,15 F 7,5 5,1 - 2,60 G 7,5 12,0 - 2,90

b) Eficiência


Fator de eficiência parede-prisma

fcpa/fcp2

Fator de eficiência parede/bloco

fcpa/fcb

Fator de eficiência prisma/bloco

fcpr2/fcb

1,04 0,16 0,16 0,98 0,32 0,33

- 0,34 - - 0,39 -

2.2.2 FRANCO, L.S.

Foram construídos quatro painéis de parede com dimensões nominais de 124x261,5x11x5 (cm), tendo sido utilizada em duas delas argamassa de traço 1:0,5:4,5 a/c=1,01 e duas com argamassa de traço 1:0:3 a/c=0,66. Os blocos usados tiveram dimensões de 11,5x11,3x24 (cm), área bruta de 276 cm2 e área líquida de 165 cm2. As paredes possuíam 21 fiadas e 20 juntas de 10 mm de espessura e a aplicação do carregamento foi feita através de quatro acionadores hidráulicos.

a) Resistência

0

5

10

15

Resumo das resistêncais dos corpos de prova ensaiados

Arg. 1:0:3 10.49 10.6 5.85 4.67 4.49

Arg. 1:0,5:4,5 7.23 10.6 5.52 4.69 4.35

Arg Bloco Prisma Paredinh Parede




133

b) Eficiência

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1


Arg.1:0:3 0.55 0.44 0.42 0.77 0.96

Arg. 1:0,5:4,5 0.52 0.44 0.41 0.79 0.93

fcp2/fcb fpard/fcb fcpa/fcb fcpa/fcp2 fcpa/fpard


c) Módulo de elasticidade longitudinal das paredes

0

1000

2000

3000

4000

E (M

Pa)

Módulo de elasticidade das paredes ensaiadas

Arg. 1:0:3 3661 3877

Arg. 1:0,5:4,5 2900 3001

Terço médio Altura total

Figura 9 - Módulo de elasticidade longitudinal das paredes ensaiadas

d) Fissuração

Tabela 6 – Relação entre carga de fissuração e ruptura (ensaio de parede)

Argamassa Parede ffis / fcpa 1:0:3 1 0,53

2 0,57 1:0,5:4,5 3 0,61

4 0,60

2.2.3 MÜLLER, M.S.K.

Realizou ensaios com três paredes de blocos cerâmicos de dimensões 14x240x119 (cm) construídas com argamassa de traço 1:0,5:4,5 a/c=1,7. Não foram



134

preenchidos os septos transversais dos blocos, cujas dimensões nominais eram de 14x14x29 (cm). Não foram ensaiados prismas.

a) Resistência

0

10

20

30

40R

esis

tênc

ia (M

Pa)


Arg. 1:0,5:4,5 3.61 23.3 30.4 2.98

Argamassa Blocos ½ Blocos Parede


b) Módulo de elasticidade longitudinal

0

2000

4000

6000

8000

E (MPa)

Módulo de elasticidade

E(MPa) 6320 2758 3326

BlocoParede

Terço médioParede

Altura total

Figura 11 – Módulo de elasticidade longitudinal

c) Eficiência


fcpa /fcb 0,13

2.3 Instituto de Pesquisas Tecnológicas ( I.P.T.): 5 trabalhos

2.3.1 1ª série – Relatório Nº 19508

Foram realizados ensaios de três paredes de dimensões 11,5x120x260 (cm), construídas com blocos de dimensões nominais de 11,5x19x39 (cm). A argamassa



135

usada para o assentamento dos blocos foi de 1:0,61:3,6 a/c=0,86. Todos os ensaios foram realizados aos 7 dias. Foram também ensaiados 18 prismas.

a) Resistência

0

5

10

15

Res

istê

ncia

(M

Pa)


Parede1 12.25 8.25 5.59 4.05

Parede2 11.54 8.25 5.38 3.82

Parede3 11.32 8.25 4.92 3.01

Arg Bloco Prisma Parede


b) Eficiência

0

0.2

0.4

0.6

0.8


Eficiência 0.68 0.44 0.31 0.71 0.64

fcpa/fcp2 fcpa/fcb fcpa/fca fcb/fca fcp2/ fcb



Foram realizados ensaios de três paredes de dimensões 9x120x260 (cm), construídas com blocos de dimensões nominais de 9x19x39 (cm). A argamassa usada para o assentamento dos blocos foi de 1:0,61:3,6 a/c=0,86. Todos os ensaios foram realizados aos 7 dias. Foram também ensaiados 18 prismas.



136

a) Resistência

0

5

10

15

Res

istê

ncia

(M

Pa)


Parede1 4.94 14.55 7.65 7.07

Parede2 4.47 10.75 7.65 6.84

Parede3 4.55 10.93 7.65

Parede Argamassa Blocos Prismas


b) Eficiência

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1


Eficiência 0.67 0.61 0.38 0.63 0.9




Nessa série foram ensaiadas três paredes sem graute de dimensões 14x120x260 (cm), construídas com blocos de 14x19x39 (cm). Foram moldados prismas com e sem graute. A argamassa usada foi a de traço 1:0,10:4,20 a/c=0,96 e o graute usado para preencher os prismas foi o de traço 1:0,05:2,48:2,52 a/c=0,822.



137

a) Resistência

0

10

20

Res

istê

ncia

(M

Pa)


Parede1 8.8 10.9 11.4 6.7 9.8 4.1

Parede2 6.8 12.1 11.4 6.7 11.4 4.4

Parede3 9.4 16.6 11.4 7 12.8 4.6

Arg Graut Bloco vazio

Prism vazio

Prism graut

Par


b) Eficiência

0

0.5

1

1.5


Eficiência 0.65 0.39 0.53 1.37 0.6 0.57

fcpa/fcp2

fcpa/fcb fcpa/fca fcb/fca fcp2/ fcb fcp2/ fcpg2



Foram ensaiadas três paredes de blocos cerâmicos à compressão simples de dimensões 14x120x260 (cm) e corpos de prova de argamassa, graute, blocos e prismas vazios e grauteados. Os blocos possuíam dimensões nominais de 14x19x29 (cm), área bruta de 406cm2 e área líquida de 164 cm2. A argamassa usada foi de traço 1:0,10:4,20:0,96 (cimento, cal, areia, água) e o graute, traço 1:0,05:2,48:2,52:0,822 (cimento, cal, areia, pedrisco, água). Os carregamentos foram aplicados por cinco macacos hidráulicos dispostos sobre uma viga metálica rígida e as paredes foram ensaiadas com idade de 21 dias.



138

a) Resistência

0

5

10

15

Res

istê

ncia

(M

Pa)


P arede1 4.6 8.7 14.3 11.5 6.9 11

P arede2 4.7 9.4 14.5 11.5 8.1 10.1

P arede3 4.3 9.6 12.9 11.5 7.1 10.3

P arede Argam. Graute Blo coP ris ma vazio

P ris ma graut


b) Eficiência

0

0.5

1

1.5


Eficiência 0.61 0.39 0.49 1.25 0.64




Foram realizados ensaios de 6 paredes à compressão simples, sendo três delas construídas com blocos de dimensões nominais de 14x19x39 (cm) (série A)e três com blocos de dimensões 19x19x39 (cm) (série B). Os painéis ficaram com as dimensões 14x120x260 e 19x120x260, respectivamente. A argamassa de assentamento usada foi a de traço 1:0,62:5,5 (cimento, cal e areia) e todos os ensaios foram realizados aos 28 dias de cura da argamassa de assentamento.



139

a) Resistência

0

5

10

Res

istê

ncia

(M

Pa)


Parede1 8 7.4 5 3.6

Parede2 8.3 7.4 4.8 3.5

Parede3 8.6 7.4 4.6 3.3

Argam Bloco Prisma Parede

Figura 20 – Resistência dos corpos de prova ensaiados - Série A

0

5

10

15

Res

istê

ncia

(M

Pa)


Parede4 12.4 9.8 5.8 4.6

Parede5 9.1 9.8 4.6 4.5

Parede6 8 9.8 4.7 3.6

Argam Bloco Prisma Parede

Figura 21 – Resistência dos corpos de prova ensaiados - Série B

b) Eficiência

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1


Série A 0.73 0.47 0.42 0.89 0.65

Série B 0.84 0.43 0.43 1 0.51

fcpa/fcp fcpa/fcb fcpa/fca fcb/fca fcp2/ fcb




140

3 TRABALHO EXPERIMENTAL DESENVOLVIDO

Utilizando-se blocos cerâmicos comerciais de dimensões nominais de 14x19x29 (espessura, altura e comprimento, em cm) foram construídas 12 paredes de 14x120x240 (espessura, comprimento e altura, em cm), variando-se a área de grauteamento das mesmas: duas paredes sem graute, cinco paredes construídas com quatro furos grauteados e cinco paredes com seis furos grauteados. Objetivou-se com isso verificar a influência do grauteamento na resistência última dos painéis. Os blocos usados tinham área bruta de 406 cm2 e área líquida de aproximadamente 203 cm2. Em relação às juntas horizontais, preencheram-se apenas as regiões próximas às bordas dos blocos, com espessura de 10 mm e largura em torno de 3,5 cm. Portanto, a área efetiva (ou área de preenchimento) foi de 62% da área bruta da seção transversal do bloco.

Tabela 8 – Quantidade de corpos de prova

Corpos-de-prova

Ensaio Tipo Característica Quantidade de corpos de prova

Sem graute 12 Bloco 14 x 19 x 29 (cm) Com graute 18

Cilindro(10x20)cm) 41 Prisma – Fôrma

metálica (9x9x18)cm) 21 Graute Prisma – Fôrma de blocos (9x9x18)cm) 35

Argamassa-painel Cilindro 5 x 10(cm) 72 2 blocos 18 Prisma 3 blocos 18

Compressão Simples

Painéis de parede 14 x 120 x 240(cm) 12

Para o assentamento das unidades utilizou-se argamassa de traço 1:0,5:4,5 (cimento,cal,areia) com fator a/c=1 e o graute de traço 1:0,05:2,2:2,4 (cimento,cal,areia,brita0) com fator a/c=0,715, ambos em volume.

Foram ensaiados blocos vazios à compressão simples para a caracterização da resistência do lote recebido, blocos grauteados, corpos de prova de graute e argamassa, prismas de 2 e 3 blocos e paredes. O resumo das quantidades ensaiadas encontra-se na tabela 8.

Figura 23 - Blocos e prismas usados nos ensaios



141

Os ensaios foram realizados em duas etapas: na 1ª etapa ensaiaram-se 5 paredes com área de grauteamento de 196 cm2 (4 furos grauteados, figura 24); na 2ª etapa, foram ensaiadas 5 paredes com área de grauteamento de 256 cm2 (figura 25) e duas paredes sem graute.

Figura 24 - 1ª etapa de ensaios – 4 furos grauteados

Figura 25 - 2ª etapa de ensaios – 6 furos grauteados

3.1 Esquema de ensaio

Para se instrumentar as paredes, utilizaram-se quatro transdutores de deslocamento de 10 mm de curso para a medição dos encurtamentos verticais referentes às duas faces maiores e um transdutor de deslocamento com 50 mm de curso para a medição do desaprumo (figura 26). A velocidade de aplicação da carga foi de 20kN/min. Foram também instrumentados 11 blocos sem graute, 3 blocos grauteados e 2 corpos-de-prova de argamassa com a finalidade de se obter o módulo de elasticidade referente a cada um. Para os blocos, admitiu-se como trecho linear valores do gráfico de tensão por deformação de 30 a 80% da tensão de ruptura; já para os corpos de prova de argamassa, admitiu-se como trecho linear até 40% da carga de ruptura.

Transdutores de deslocamento

CHAPA EM MADEIRA

60cm30cm 30cm

70CM

85CM

CARREGAMENTO

40CM

Figura 26 - Instrumentação das paredes



142

3.2 Resultados

Abaixo estão mostrados os gráficos dos valores de tensão de ruptura de argamassas, grautes, blocos, prismas e paredes obtidas nos experimentos. Durante a execução dos ensaios da 1ª etapa, duas paredes se romperam por flexão e foram desprezadas.

048

1216

Argamassa -1ªetapa

10.97

Argamassa -2ªetapa

13.24

1

Tensão média de ruptura dos C.P. de argamassa

Tens

ão (M

Pa)

0

20

40

Graute - 1ª etapa 25.55

Graute - 2ªetapa 31.49

1

Tensão média de ruptura dos C.P. de graute

Tens

ão (M

Pa)

Figura 27 - Resistência média dos corpos de prova de argamassa e graute

0

5

10

15

20

Res

istê

ncia

(MPa

)

Resistência de blocos

Sem graute 12.15

Grauteados-1ª etapa 17.8

Grauteados-2ª etapa 16.72

1

Figura 28 - Resistência dos blocos ensaiados



143

0

5

10

15

Resistência de prismas

2 Blocos 11.67 11.17

3 Blocos 11.13 9.4

1 21ª etapa 2ª etapa

Figura 29 - Resistência média dos prismas grauteados

0

5

10

Res

istê

ncia

(M

Pa)

Resistência de paredes

Par. Graut. - 1ª etapa 6.85 6.61 6.67

Par. Graut. - 2ª etapa 7.5 7.74 7.74 6.67 7.32

Parede sem graute 3.93 4.11

1 2 3 4 5

Figura 30 - Resistência das paredes ensaiadas

0

5000

10000

Mód

ulo

(MPa

)

Módulo de elasticidade longitudinal

Módulo 4086 6285 8427 4829 7044 8692

Bloco vazio

Bloco graut.

Prisma graut.

Par. s/ graute

Parede-4 furos

Parede 6 furos

Figura 31 - Módulo de elasticidade longitudinal dos corpos de prova



144

Tabela 9 - Módulo de elasticidade longitudinal de blocos e argamassas

Corpo de prova

Módulo de elasticidade

longitudinal (MPa)*

Blocos sem graute 4086

Blocos grauteados 6285

Argamassas 8427

Tensão x deformação

y = 4233.2x + 5.663R2 = 0.9978

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0-0.006-0.004-0.0020

DeformaçãoTe

nsão

(MPa

)

Def média

Linear (Tendenciamédia)

* Valores obtidos em função da área bruta

0

0.5

1

Cor

rela

ção

Correlações entre tensões de ruptura (1ª etapa)

fcpa/fbg 0.38 0.37 0.38

fcpa/fpr2 0.59 0.57 0.57

fcpa/fpr3 0.62 0.59 0.6

fpr2/fbg 0.53 0.7 0.73

1 2 3Parede2 Parede3 Parede5

Figura 32 - Correlações de interesse de paredes grauteadas- 1ª etapa de ensaios

0

0.5

1

Cor

rela

ção

Correlações entre tensões de ruptura (2ª etapa)

fcpa/fbg 0.51 0.45 0.49 0.37 0.46

fcpa/fpr2 0.63 0.62 0.69 0.64 0.75

fcpa/fpr3 0.79 0.7 0.83 0.76 0.89

fpr2/fbg 0.81 0.73 0.71 0.58 0.62

1 2 3 4 5Par6 Par7 Par8 Par9 Par10

Figura 33 - Correlações de interesse de paredes grauteadas - 2ª etapa de ensaios



145

0

500

1000

1500

Carga de ruptura 1160 1110 1120

Carga de fissuração 660 320 400

1 2 3

Cargas de ruptura e fissuração das paredes da 1ª etapa de ensaios

Parede2Fo

rça

(kN

)

Parede3 Parede5

Figura 34 - Cargas de fissuração e ruptura das paredes da 1ª etapa de ensaios

0

500

1000

1500

Forç

a (k

N)

Cargas de ruptura e fissuração das paredes da 2ª etapa de ensaios

Carga de ruptura 1255 1300 1298 1114 1220

Carga de fissuração 450 500 500 400 500

1 2 3 4 5Par6 Par7 Par8 Par9 Par10

Figura 35 - Cargas de fissuração e ruptura das paredes da 2ª etapa de ensaios

4 MODELAGEM NUMÉRICA

A partir dos resultados experimentais obtidos nos ensaios à compressão com componentes isolados - bloco com e sem graute e argamassa – e com paredes sem graute e com 6 furos grauteados, foram modelados dois painéis de parede utilizando-se o programa Ansys versão 5.5.

Foram realizados quatro diferentes modelos, sendo os dois primeiros para paredes sem graute e dois seguintes para paredes grauteadas. No Modelo 1, admitiu-se a estrutura composta por blocos sem graute e argamassa e no Modelo 2 discretizou-se a estrutura como composta por um único material, alvenaria não grauteada. Quanto à modelagem numérica das paredes grauteadas, o Modelo 3 foi realizado discretizando-se o painel como composto por blocos com e sem graute e argamassa, enquanto que no Modelo 4, discretizou-se a estrutura como material



146

único: alvenaria grauteada. Abaixo se encontram tabeladas as características adotadas em cada modelo.

Tabela 10 - Características adotadas nos modelos

Modelo Material Características Dimensões do painel

Bloco sem graute

Eb=817,2 kN/cm2 e νb=0,25 1

Argamassa Ea=1090 kN/cm2 e νa= 0,20

7x119x240

2 Alvenaria sem graute

Ealv= 965,8 kN/cm2 e νalv=0,25 7x119x240

Bloco sem graute

Eb=817,2 kN/cm2 e νb=0,25

Bloco grauteado

Ebg849,3 kN/cm2 e νb=0,25 3

Argamassa Ea=1090 kN/cm2 e νa= 0,20

9,8x119x240

4 Alvenaria grauteada

Ealv= 1241,7 kN/cm2 e νalv=0,25 9,8x119x240

Figura 36 - Distribuição do grauteamento dos furos

Como a discretização das paredes foi feita imaginando-se os blocos como maciços, admitiu-se a área bruta da seção transversal dos painéis nos modelos igual à área líquida da seção transversal das paredes ensaiadas. Por causa disso, a espessura adotada nas modelagens numéricas foram de 7 e 9,8 cm, respectivamente, para as paredes sem graute e com 6 furos grauteados.

Nos dois modelos foram usados elementos de chapa PLANE 42 para a discretização da estrutura e foram impostas restrições de deslocamento em X (horizontal) e em Y (vertical) nos nós da base dos painéis.

4.1 Resultados

Foram feitas comparações entre os deslocamentos referentes aos resultados experimentais e os obtidos nas modelagens entre as alturas correspondentes a 70 cm e 145 cm da base das paredes. Na figura 37 estão apresentadas algumas curvas de isovalores referentes à carga de 300 kN, apenas a título de ilustração do comportamento da estrutura.



147

Deslocamento Y (vertical) Tensão Y (vertical)

Figura 37 – Curvas de isovalores do Modelo 3

Observou-se que a discretização da estrutura utilizando-se a alvenaria como material único conduziu a resultados de deslocamento menores do que os obtidos no Modelo 1. Em relação às tensões, apesar de não estarem aqui ilustradas, tensões de compressão em X aparecem na base da parede a até uma distância aproximada de 70 cm. Na região centro-superior do painel, desenvolvem-se tensões de tração.

Nas figuras 38 e 39 estão mostrados os valores de deslocamento teórico e experimental para três diferentes etapas de carregamento. Percebe-se que a modelagem numérica das paredes sem graute se aproximou bastante dos valores experimentais obtidos. Já para as paredes grauteadas essa diferença foi um pouco maior.

Força x deslocamento

050

100150200250300350400450

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35Deslocamento (mm)

Forç

a (k

N) Parede 6

Parede 7Parede 8Parede 9parede 10Modelo 3Modelo 4

Figura 38 – Gráfico Força x Deslocamento para três etapas de carregamento – Paredes sem graute



148

Força x deslocamento

0

100

200

300

400

500

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5Deslocamento (mm)

Forç

a (k

N)

Parede6Parede7Modelo 1Modelo 2

Figura 39 – Gráfico Força x deslocamento para três etapas de carregamento – Paredes grauteadas

5 ANÁLISE DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES

Das pesquisas publicadas, podem-se obter correlações importantes que podem servir de referência para se dimensionar paredes de alvenaria à compressão.

Em relação à eficiência parede-prisma (dois blocos), obteve-se uma variabilidade grande, com valores mínimos de 0,58 e valores máximos de 1,04, com paredes superando inclusive a própria resistência dos prismas. Para os ensaios realizados com os blocos da cerâmica Selecta (dois trabalhos realizados na EESC-USP e 5 trabalhos realizados no I.P.T.), esses valores variaram de 0,58 a 0,84.

Para a eficiência parede-bloco, obteve-se valor mínimo de 0,13 e máximo de 0,47, a depender da diferença entre a resistência da argamassa e do bloco. Tomando-se apenas as paredes construídas com argamassas de resistências não inferiores a 70% da resistência dos blocos (excluindo a série 2 - I.P.T.), obtiveram-se valores de eficiência parede-bloco entre 0,33 e 0,47.

Em relação à eficiência prisma de dois blocos-bloco, os valores obtidos situaram-se entre 0,51 e 0,65, para os ensaios realizados com os mesmos blocos da Cerâmica Selecta.

Além disso, essa pesquisa nos permitiu verificar que a utilização de uma argamassa com resistência muito superior a do bloco é antieconômica, pois o ganho de resistência obtido para o painel de parede é insatisfatório. Observou-se também que se a argamassa tiver resistência muito inferior a do bloco, a capacidade resistente da parede também não atingirá os valores requeridos.

De acordo com trabalho experimental desenvolvido com paredes com e sem graute, foi possível fazer uma análise do comportamento das paredes em termos de resistência, fissuração e rigidez.

Inicialmente, verificou-se que grauteando-se 11,7% da área bruta da seção transversal da parede, o aumento obtido da resistência da parede foi de 67%,



149

enquanto que para um grauteamento de 17,5% da mesma área bruta, o acréscimo da carga foi de 84%. A curva da Figura 40 representa essa situação.

Curva experimental de aumento de resistência da paredes em função da área bruta

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 5 10 15 20% de grauteamento (Ag/Ab)

fcpa

/fcpa

0

Curva de resistência

11,7 17,5

Figura 40 - Aumento da resistência da parede com o grauteamento

na qual:

fcpa: Resistência da parede fcpa0: Resistência da parede sem graute Ag: Área de grauteamento Ab: Área bruta da seção transversal

Pode-se também observar que o valor da tensão média de ruptura (Figura 41), em relação à área líquida das paredes, foi praticamente constante, independentemente da área de grauteamento, e um pouco maior do que a resistência das paredes sem graute. O importante é que não houve perda de resistência em relação à área líquida ao se inserir um componente diferente, o graute. Assim, verifica-se que o grauteamento pode ser entendido como um verdadeiro preenchimento da área de vazios dos blocos. Esta conclusão é bastante interessante pois pode ajudar a se prever a resistência de uma parede grauteada, quando se possui apenas a sua resistência sem graute. Além disso, fornece um bom parâmetro para se verificar a eficiência do procedimento de grauteamento.

Em relação à carga de início de fissuração dos painéis, de acordo com os resultados obtidos experimentalmente para paredes sem graute, esses valores ficaram, em média, a 49% da carga de ruptura. Para as paredes grauteadas, esse valor foi de 37%. A carga mínima que provocou a fissuração da estrutura foi, para as paredes sem graute, de 300 kN, enquanto que para as paredes grauteadas, 320 kN. Pode-se concluir, portanto, que o grauteamento não muda de forma significativa o valor da carga da primeira fissura. Apenas deve-se ressaltar que, nas paredes grauteadas, as fissuras que apareceram não se desenvolveram com o aumento do carregamento. Observou-se ainda um aumento de rigidez dos painéis de paredes com o aumento da área grauteada, o que é perfeitamente coerente.



150

0

5

10

15

Tens

ão (M

Pa)

Tensão das paredes ensaiadas em função da área líquida

Paredes sem graute 8.3

Par. 4 furos grauteados 11.2

Par. 6 furos grauteados 11.2

1 2 3

Figura 41 – Tensão média das parede ensaiadas em função da área líquida

No que diz respeito à modelagem numérica, verificou-se que nos modelos onde se utilizou a alvenaria como elemento único obteve-se resultados de deslocamento menores do que aqueles obtidos para os modelos discretizados com blocos e argamassas separadamente e que os valores experimentais situaram-se entre as delimitações das curvas por eles geradas. Em termos de tensões observou-se o aparecimento de compressão na direção X na base do painel, o que explica o fato de não ter ocorrido fissuração nessa região durante o carregamento da estrutura nos ensaios. Nos modelos discretizados com blocos e argamassa separadamente, verificou-se a concentração de tensões em Y nas regiões abaixo das juntas verticais de argamassa. Esse fato explica a formação de fissuras nessa região durante alguns ensaios.

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